新型清洁能源介绍

长久性：根据目前太阳能产生的能量速率计算，太 阳的生命可以延续几十亿年。对于地球上 的人类来说，太阳的能量是用之不竭的。
太阳能的局限：
不稳定：随季节、时间的变化，受到天气状况的影响。
强度弱：能流密度小，实际投射到地球表面的太阳 辐射功率，晴天时也仅为500—1000瓦/ 米 。要有较大的接受面积和收集转换设备。
地热资源温度分级
温度分级 高温 中温 热水
温热水 温水
温度t界限℃
主要用途
t≥150 90≤t＜150 60≤t＜90
发电、烘干
工业利用、烘干、发电、 制冷
采暖、工艺流程
40≤t＜60 25≤t＜40
医疗、洗浴、温室
农业灌溉、养殖、土壤 加工
1）直接利用
地热能直接利用于烹饪、沐浴及暖房，已有悠久的历史。 至今，天然温泉与人工开采的地下热水仍被人类广泛使用。 据联合国统计，世界地热水的直接利用远远超过地热发电。 中国的地热水直接利用居世界首位，其次是日本。
沼气发酵基本原理
什么是沼气发酵
沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵和甲烷发 酵，是指有机物质（如人畜粪便、秸秆、杂草等） 在一定的水分、温度和厌氧的条件下，被种类繁 多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的分解 代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合气体（沼 气）的复杂的生物化学过程。
沼气发酵过程
复杂有机物（多糖、脂类、蛋白质等）
表面温度 5780 开 中心温度 约1500万开 日冕层温度 5×106开
太阳能的简介：太阳能是 太阳内部连续不断的核聚变反 应过程中产生的能量。尽管太 阳辐射到地球大气层的能量仅 为其总辐射能量（约为 3.83×1026J）的22亿分之一， 但太阳每秒钟照射到地球上的 能量已相当于9.15× 1010 百万 吨TNT爆炸当量的能量，也就 是说500万吨煤。
可溶性物质（糖类、脂酸、氨基酸等）
①
①
①
丙酸、丁酸等
长链脂肪酸
②
②
H2+CO2
④
③ CH3COOH
⑤
CH4H2O
CH4CO2
目前公认的沼气发酵过程
利用植物的秸杆、枝叶、杂草等制取沼气
沼气环保的原因：
一、沼气是比较干净的再生能源，燃烧后的产物主 要是二氧化碳和水
二、垃圾、粪便等有机废物和作物秸秆是产生沼气 的原料，投入沼气池后，既有利于环境卫生，又减 少疾病传播。
因此可以讲，太阳核心每时每刻都在发生氢弹 爆炸，比原子弹爆炸的威力更大。
大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。 太阳这个巨大的“核能火炉”已经稳定的燃烧了50 亿年。目前，它正处于壮年，要再过50亿年它才会 燃尽自己的核燃料。那时，它可膨胀成为一个巨大 的红色星体……
太阳向宇宙空间辐射出巨大的光热能量
台湾大屯，云南腾冲热海
岩浆型
高温
西藏羊八井、羊易
断裂型 断陷盆地型
中温 中低温
广东邓屋、东山湖，福建福州、漳州， 湖南灰汤
京、津、冀、鲁西、昆明、西安、临 汾、运城
坳陷盆地型
中低温
四川、贵州等省分布的地热田
类 型
地区
年日照时数
1
西藏西部、新疆东南部、青海西部、甘肃西 部
2800－3300
西藏东南部、新疆南部、青海东部、宁夏南 2 部、甘肃中部、内蒙古、山西北部、河北西 3000－3200
北部
新疆北部、甘肃东南部、山西南部、陕西北
3
部、河北东南部、山东、河南、吉林、辽宁、 云南、广东南部、福建南部、江苏北部、安
环境保护与清洁生产
第二节 能源与环境的关系
世界能源的主要来源
0.4
0.35
0.3
石油
0.25
天然气
0.2
煤
水力
0.15
核能
0.1
其他
0.05
0
全球能源资源危机
一百年来，全球能源消耗基本趋于稳定态势，平均每年 呈3％指数增加。
伴随着化石燃料消耗的增加，大气中CO2的含量相应增 加，地球不断变暖，生态环境恶化，自然灾害及其造成 的损失逐年增加
远古时期陆地和海洋中 的植物，通过光合作用，将 太阳能转化为生物体的化学 能。在它们死后，躯体埋在 底下的海底，腐烂了。沧海 桑田，经过几百万年的沉积、 化学变化、地层的运动，在 高压下渐渐变成了煤、油和 天然气。
太阳能的利用
人类利用太阳能已有3000多年的历史。
传说阿基米德曾经利用聚光镜反射阳光，烧毁了来 犯的敌舰。
将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300 多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能 源”，“未来能源结构的基础”，则是近来的事。
近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所 罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动 的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气 使其膨胀作功而抽水的机器。
世界上18个国家有地热发电，总装机容量 5827.55MW，装机容量在100MW以上的 国家有美国、菲律宾、墨西哥、意大利、新 西兰、日本和印尼。
我国的地热资源也很丰富，但开发利用程度 很低。主要分布在云南、西藏、河北等省区。
中国地热资源成因类型
成因类型
热储温度
代表性地热田
现（近）代火 山型
高温
目前利用太阳能的主要方法
1）太阳能直接转换成热能
通过反射、吸收或其他方式收集太阳辐射能，使之转化为 热能并加以利用
光能→热能 热水器 太阳灶
大棚 太阳炉
2）太阳能转换为电能（光－电转换 ）
原理：根据光电效应，利用太阳能直接转化为电能
应用：为无电场所提供电池，包括移动电源和备 用电源
光能→电能
地热能一般分为5类：过热 蒸汽、热水和蒸汽的混合物、 热的干岩石、压力热水和热岩 浆。
过热蒸汽最易用来发电并被 大多数现有地热电站所利用。
利用
人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉 沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、 水产养殖及烘干谷物等。但真正认识地热资源并进 行较大规模的开发利用却是始于20世纪中叶。地热 能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。
美国军用太阳能发电帐篷
3）太阳能直接转换成化学能（光－化学能转化）
运用：选择芒硝晶体(十水合硫酸钠晶体)白天吸收 热量溶解,晚上放出热量结晶.
原理:光能→热能→化学能
宇宙飞船中太阳能利用
2LiOH(s) + CO2(g) → Li2CO3(s) + H2O(l)
吸收罐 人体呼出
太阳能供热
地球内部推测温度分布曲线
据估计，全世界地热资源总量相当于4948万亿吨 标准煤，我国已查明的地热资源相当于2000多亿 吨标准煤。地热能的储量比目前人们所利用的总量 多很多倍。如果热量提取的速度不超过补充的速度， 那么地热能便是可再生的。
但其分布相对来说比较分散，而且集中分布 在构造板块边缘一带，这些区域也是火山和地震 多发区，开发难度大。
沼气的成分
沼气是一种混合气体。它的主要成分是甲 烷（CH4）、二氧化碳（CO2）和少量的硫化氢 （H2S）、氢（H2）、一氧化碳（CO）、氮（N2） 等气体。其中甲烷约占50-70%、二氧化碳约占 30-40%，其他成分含量极少。
沼气的性质
沼气的主要成分是甲烷，甲烷是一种简单的 碳氢化合物。它的化学性质极为稳定，不溶于水， 比空气轻一半，是一种无色、无味、无臭、无毒 的可燃性气体。沼气未燃烧时略有蒜味或臭鸡蛋 气味，是因为沼气中含有少量硫化氢气体的缘故。 甲烷的分子式是CH4，是由一个碳原子和四个氢原 子构成的化合物，不含氮、磷、钾等元素，所以 在燃烧时不会把发酵原料中的肥分烧掉。
2200－3000
徽北部
湖南、广西、江西、浙江、湖北、福建北部、 4 广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部、 1400－2200
黑龙江
5 四川、贵州
1000－1400
年辐射总量 kcal/cm2·年 160－200 140－160
120－140
100－120 80－100
2008年的奥运会，北京成为我国在太阳能应 用方面的最大展示窗口，“新奥运” 充分体现“环 保奥运、节能奥运”的新概念，奥运会场馆周围80 ％至90％的路灯将利用太阳能光伏发电技术；采用 全玻璃真空太阳能集热技术，供应奥运会90％的洗 浴热水。在整个奥运会期间，我们看到太阳能路灯、 太阳能电话，太阳能手机、太阳能无冲洗卫生间等 等以一系列太阳能技术的应用。
不连续：每个地方只有在白昼才能接收到太阳辐射能。
太阳能资源分布： 世界太阳能资源最丰富地区：美国西南部、 非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的 全年总辐射量或日照总时数最大。
我国： 西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高 原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属 世界太阳能资源丰富地区之一
我国各地区的太阳能资源及分布
地热水的直接用途非常广泛，主要有采暖空调、工业烘 干、农业温室、水产养殖、旅温泉疗养保健等。
地热务农
地热养殖
2）发电
利用地热能来进行发电其好处很多：
➢ 建造电站的投资少，通常低于水电站； ➢ 发电成本比火电、核电及水电都低； ➢ 发电设备的利用时间较长； ➢ 地热能比较干净，不会污染环境； ➢ 发电用过的蒸汽和热水，还可以再加以利 用，如取暖、洗浴、医疗、化工生产等。
太阳能供电
H2O(l)
Li2O + CO2(g)
Ni
H2(g) + O2(g) 供人呼吸
CH4(g) + H2O(g)
太阳能供热 热 解
2H2(g) + C(s) H2O(l)
活性炭吸 供人饮用 附异味
4）光－生物质能转换
植物的光合作用。效率低（千分之几）。
原理：通过地球上众多植物的光合作用，将太阳辐 射转化为生物质能
三、生产沼气的废物是很好的肥料，可肥田，又可 减少化肥和农药的使用量，降低了土壤污染，保护 环境
3. 地热能
地热能是来自地球深处的可再生热能。它起源 于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的 深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热 量从地下深处带至近表层。这种热能的储量相当大。 据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当于 100PW·h。
国家体育场
五棵松棒球场
北京航空航天大学体育馆—举重
奥体中心体育场
2. 沼气
什么是沼气
沼气是各种有机物质在一定的温度、水分、 酸碱度和隔绝空气的条件下，经过嫌气性细菌的 发酵作用，产生的一种可燃气体。在含腐烂有机 质较多的沼泽、池塘、污水沟和粪坑里，经常可 以看到有气泡冒出。把这种冒出的气泡收集起来， 可以用火点燃。因为这种可燃气体最初是在池沼 中发现的，所以称它为沼气。
将愈来愈快地消耗掉常规化石能源储量。有数据表明， 世界化石燃料耗尽时间从现在开始只有几十年的时间
化石能源是不可再生能源， 科学家估计使用年限Baidu Nhomakorabea
石油 40年
天然气 61 年
煤碳 227年
能源危机
❖能源的潜在危机和生态环境的恶化迫使世界各国积 极开发可再生新型清洁能源。
讨 论
同学们知道哪些新能源呢？
太阳能
生物质能
氢能
风能
波浪能
地热能
新疆风车田发电
葛洲坝水电站
藏北利用太阳能的设备
浙江秦山核电站
在新能源中，太阳能， 生物质能，氢能和风 能，海洋能，地热能 等都是可以再生能源。
其中太阳能是最诱人的
新型清洁能源介绍
1. 太阳能
太阳——巨大的“核能火炉”
直径 1,392,000公里（地球直径的109倍）
当甲烷完全燃烧时，呈蓝白色火焰，燃烧温 度可达1400℃，能够产生大量的热。每立方米甲 烷气体，完全燃烧时，发热量为8717大卡。每立 方米人工沼气的发热量为5000大卡左右。相当于1 公斤优质煤或0.7公斤汽油的发热量。沼气是一种 优良的气体燃料，不仅能用来烧菜、煮饭、点灯， 还可以用作动力燃料，开动内燃机。一立方米的 人工沼气，能供3-4口之家三餐饭菜的燃料，能使 一盏60支光的沼气灯照明6小时，能使一马力的内 燃机工作2小时，能发电1.25度。
化学方程式：
6H2O + 6CO2
光
叶绿素
C6H12O6 +6O2
小麦
水稻
谷 子
太阳能的优点与局限
太阳能的优点：
普遍性：太阳光照在大地，无论陆地和海洋，无论 高山和岛屿，都到处均有，可以直接开发 和利用，无需采掘和运输。
洁净性：开发利用太阳能不会给环境造成污染，是 最清洁的能源之一。
数量大：每年到达地球表面上的太阳能大约相当于 130万亿吨标准煤，是世界上现今可以开 发的最大能源。
太阳能既是一次能源，又是 可再生能源。地球上的风能、水 能、海洋温差能、波浪能和生物 质能以及部分潮汐能都是来源于 太阳；即使是地球上的化石燃料 （如煤、石油、天然气等）从根 本上说也是远古以来贮存下来的 太阳能。所以广义的太阳能所包 括的范围非常大。狭义的太阳能 则限于太阳辐射能的光热、光电 和光化的直接转换。